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浅谈框架结构中圈梁与构造柱的抗震作用

【摘要】本文通过对汶川大地震建筑坍塌的原因分析,结合本人自身工作经验,针对框架结构中的围梁与构造柱在抗震中的作用,提出了建筑框架设计中应加强的几个抗震问题:加强建筑设计中抗震意识与多道抗震防线设置理念、加强底建筑底层的圈梁、构造柱,从而达到提高建筑物的整体抗震能力与抗震目的。以期对建筑设计师有所帮助与启迪,达到消除抗震设计隐患。

【关键词】圈梁 构造柱 抗震意识 抗震作用
  【引言】随着我国的经济高速发展,给建筑行业带来了全所未有的发展机遇,住宅建筑的发展尤为迅猛,底层带商业门面的住宅建筑的大量涌现,造成了底层框架结构设计上的很大缺陷。底层框架建筑设计归纳起来存在两方面的抗震问题:一是底层框架设计因投资者需要存在大空间的使用的问题;二是建筑物一面临街,而且临街面一般不布置抗震墙,使得抗震墙数量过少的问题。
  本文通过对映秀镇漩口中学,建于2007年的三层混凝土框架结构的教学楼,整座教学楼倒塌以及教学楼附近一栋四层砖混结构的办公楼,一栋五层砖混宿舍楼尽管破坏严重,却没有倒塌,通过详细对比与原因分析,结合作者本人自身工作经验,针对框架结构中的围梁与构造柱的抗震作用,提出了建筑框架设计中应加强的几个抗震问题:加强建筑设计中抗震意识与多道抗震防线设置理念、加强底建筑底层的圈梁、构造柱,从而达到提高建筑物的整体抗震能力与抗震目的。以期对建筑设计师有所帮助与启迪,达到消除抗震设计隐患。
  一、框架结构建筑设计存在的问题
  在我国建筑抗震设计规范中,针对框架结构的构造柱与圈梁抗震设计与构造措施均有一定的规定。作者在几年的建筑工程设计实践中发现,近年来,建筑物底部框架结构主要用于临街门面,从而使框架建筑设计呈现平面多样化,给建筑结构设计和结构处理带来困难。
  设计师在建筑设计时因商业要求,无法合理安排构造柱的设计,从而引起建筑结构设计不合理,造成这类建筑抗震性能先天不足,底层因为临街原因需要大门洞与大窗户设计,圈梁、构造柱的设计布局极为不合理,加上临街一面底层抗震墙设置减少,引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小,这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担,使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低,当地震时,因为“下柔上刚”从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些困难就是建筑设计者所面临问题。
  二、框架建筑结构不合理的地震危害分析
  2008年5月12日,汶川发生了8.2级强烈地震,从汶川地震震害分析来看,砖混结构房屋破坏严重的都是90年代以前的建筑,基本上没有按《建筑抗震设计规范》中的规定,设置足够的构造柱和圈梁引起的倒塌。
  以白鹿镇小学教学楼为例证:在地震中破坏最为严重的是大开间大窗洞的教学楼,9米的大开间,中间只用用两根进深梁代替横墙来承受楼板的荷载。大梁两端下面并没有设置构造柱,而是搁置在窗间的墙上,严重违反了《建筑抗震设计规范》中的圈梁、构造柱设计规定,从而付出了惨痛的代价。
  但在汶川地震灾害中人们发现:映秀镇漩口中学建于2007年的三层混凝土框架结构的教学楼,在地震中受害严重,整座教学楼倒塌,但就在教学楼附近,一栋四层砖混结构的办公楼和五层砖混宿舍楼尽管破坏严重,却没有倒塌。究其原因主要是建筑设计没有达到《建筑抗震设计规范》的抗震要求,圈梁与构造柱设计结构不合理所致。
  三、增强建筑设计抗震意识与圈梁、构造柱的抗震能力
  我们认真的分析了地震给人类带来的危害,以及建筑结构不合理造成的震害损失,惨痛的教训教会了我们在建筑规划时,首先应选择对抗震有利的建筑场地,讲究建筑物规则对称与建筑结构设计合理,明确建筑设计的抗震目标,强化建筑设计中的圈梁、构造柱的抗震作用。
  (一)明确建筑的抗震目标与多道抗震防线理念
  严格按我国《建筑抗震设计规范》中的规定进行抗震设计,从而达到建筑抗震设计要求:“小震不坏、中震可修、大震不倒的目标。”
  在框架结构建筑抗震设计中,明确多道抗震防线设置的理念,加强圈梁、构造柱的砖混结构,即使是砖墙被破坏了,可圈梁、构造柱能把建筑物的墙体箍起来使建筑物不倒塌。
  (二)框架建筑设计中“强柱弱梁”的目的
  按我国现行抗震设计规范要求,框架建筑设计预期是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”,来保证框架结构的抗震性能。建筑框架设计中“强柱弱梁”的理念就是:当遭受高于本地区抗震设计预估的地震时让梁端先出现裂缝,形成塑性铰来消耗掉一部分地震能量,从而保证框架柱这个竖向构件不坏,达到建筑物在震害中不坍塌的目的。
  (三)加强底层框架结构圈梁与构造柱的作用
  通过分析大量的地震灾害给建筑物造成的损害,结合作者自身多年来的工作经验,针对圈梁、构造柱在抗震时的重要作用,认为所有纵横墙顶部均应设置圈梁,抗震墙端部均应设置构造柱,同时增加构造柱与圈梁的强度,采用钢筋砼抗震墙来代替砖抗震墙,从而达到底层抗震设计标准。
  事实证明,在汶川大地震中,凡底层合理设置了圈梁和构造柱的框架建筑房屋,在震害中建筑物虽然受损严重,但建筑物并没有倒塌,由此可见圈梁、构造柱在地震中的作用,圈梁、构造柱不但能增强框架建筑物的抗震性能,同时还能提高建筑物的整体凝聚力,防止墙面因在地震时的裂缝发展,抵抗来自地震和其它原因引起的沉降破坏作用。
  【结束语】通过对框架建筑存在的设计问题,以及地震对建筑带来的灾害分析得出:只有加强框架建筑设计中的抗震意识、加强底层与过度层抗震能力、强化框架建筑圈梁、构造柱的抗震作用,才能使建筑物达到抗震标准和良好的抗震性能,人民群众的生命财产才会有安全保障。
  【参考文献】
  [1]田杰,许克宾;21世纪的结构工程抗震减灾设计新模式——抗震性能设计理论简介[J];中国安全科学学报;2000年06期
  [2]戴国莹;新建筑抗震设计规范简介[J];建筑结构;2001年10期
  [3]《建筑抗震设计规范》(GBJ50011-2001)的第7.1.8

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